材料成型原理題庫

1、陶瓷大學(xué)材料成型原理題庫熱傳導(dǎo)： 在連續(xù)介質(zhì)內(nèi)部或相互接觸的物體之間不發(fā)生相對位移而僅依靠分子及自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)來傳遞熱量。熱對流： 流體中質(zhì)點(diǎn)發(fā)生相對位移而引起的熱量傳遞過程熱輻射： 是物質(zhì)由于本身溫度的原因激發(fā)產(chǎn)生電磁波而被另一低溫物體吸收后,又重新全部或部分地轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿倪^程。均質(zhì)形核： 晶核在一個(gè)體系內(nèi)均勻地分布凝固： 物質(zhì)由液相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔嗟倪^程過冷度：所謂過冷度是指在一定壓力下冷凝水的溫度低于相應(yīng)壓力下飽和溫度的差值成分過冷： 這種由固-液界面前方溶質(zhì)再分配引起的過冷，稱為成分過冷偏析：合金在凝固過程中發(fā)生化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象殘余應(yīng)力：是消除外力或不均勻的溫度場等作用后仍留在

2、物體內(nèi)的自相平衡的內(nèi)應(yīng)力定向凝固原則： 定向凝固原則是采取各種措施，保證鑄件結(jié)構(gòu)上各部分按距離冒口的距離由遠(yuǎn)及近，朝冒口方向凝固，冒口本身最后凝固。屈服準(zhǔn)則： 是塑性力學(xué)基本方程之一，是判斷材料從彈性進(jìn)入塑性狀態(tài)的判據(jù)簡單加載; 在加載過程中各個(gè)應(yīng)力分量按同一比例增加，應(yīng)力主軸方向固定不變滑移線：塑性變形金屬表面所呈現(xiàn)的由滑移所形成的條紋本構(gòu)關(guān)系;應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系彌散強(qiáng)化：指一種通過在均勻材料中加入硬質(zhì)顆粒的一種材料的強(qiáng)化手段最小阻力定律：塑性變形體內(nèi)有可能沿不同方向流動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)只選擇阻力最小方向流動(dòng)的規(guī)律邊界摩擦：單分子膜潤滑狀態(tài)下的摩擦變質(zhì)處理：在液態(tài)金屬中添加少量的物質(zhì)，以改善晶粒形核

3、綠的工藝孕育處理; 抑制柱狀晶生長，達(dá)到細(xì)化晶粒，改善宏觀組織的工藝真實(shí)應(yīng)力：單向拉伸或壓縮時(shí)作用在試樣瞬時(shí)橫截面上是實(shí)際應(yīng)力熱塑性變形:金屬再結(jié)晶溫度以上的變形塑性：指金屬材料在外力作用下發(fā)生變形而不破壞其完整性的能力塑性加工：使金屬在外力作用下產(chǎn)生塑性變形并獲得所需形狀的一種加工工藝相變應(yīng)力：金屬在凝固后冷卻過程中產(chǎn)生相變而帶來的0應(yīng)力變形抗力： 反應(yīng)材料抵抗變形的能力超塑性: 材料在一定內(nèi)部條件和外部條件下，呈現(xiàn)出異常低的流變應(yīng)力，異常高的流變性能的現(xiàn)象1 韌性金屬材料屈服時(shí)，密塞斯準(zhǔn)則較符合實(shí)際的。2 硫元素的存在使得碳鋼易于產(chǎn)生開裂。3 塑性變形時(shí)不產(chǎn)生硬化的材料叫做理想塑性材料。4

4、 應(yīng)力狀態(tài)中的壓應(yīng)力，能充分發(fā)揮材料的塑性。5 平面應(yīng)變時(shí)，其平均正應(yīng)力s等于中間主應(yīng)力s。6 鋼材中磷使鋼的強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性 降低 。 7 材料在一定的條件下，其拉伸變形的延伸率超過100的現(xiàn)象叫超塑性。8 材料經(jīng)過連續(xù)兩次拉伸變形，第一次的真實(shí)應(yīng)變?yōu)閑.1，第二次的真實(shí)應(yīng)變?yōu)閑.25，則總的真實(shí)應(yīng)變e0.35。9 固體材料在外力作用下發(fā)生永久變形而不破壞其完整性的能力叫材料的 塑性 。10 塑性成形中的三種摩擦狀態(tài)分別是： 干 、邊界、流體。11 對數(shù)應(yīng)變的特點(diǎn)是具有真實(shí)性、可靠性和可加性。12 就大多數(shù)金屬而言，其總的趨勢是，隨著溫度的升高，塑性增加。13鋼冷擠壓前，需要對坯料

5、表面進(jìn)行磷化-皂化潤滑處理。14 為了提高潤滑劑的潤滑、耐磨、防腐等性能常在潤滑油中加入的少量活性物質(zhì)的總稱叫添加劑。15 塑性指標(biāo)的常用測量方法 拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn) 。16 彈性變形機(jī)理 原子間距的變化； 塑性變形機(jī)理 位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)為主。1、液態(tài)金屬或合金中一般存在 相（或結(jié)構(gòu)） 起伏、 濃度 起伏和 能量 起伏，其中在一定過冷度下，臨界核心由 相（或結(jié)構(gòu)） 起伏提供，臨界生核功由 能量 起伏提供。2、液態(tài)金屬的流動(dòng)性主要由 成分 、 溫度 和 雜質(zhì)含量 等決定。3、液態(tài)金屬（合金）凝固的驅(qū)動(dòng)力由 過冷度 提供，而凝固時(shí)的形核方式有 均質(zhì)形核 和 異質(zhì)形核或 非質(zhì)形核 兩種。5、鑄件凝固過程中

6、采用 振動(dòng) 、 攪拌 和 旋轉(zhuǎn)鑄型 等物理方法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)結(jié)晶，可以有效地細(xì)化晶粒組織。6、孕育和變質(zhì)處理是控制金屬（合金）鑄態(tài)組織的主要方法，兩者的主要區(qū)別在于孕育主要影響 生核過程 ，而變質(zhì)則主要改變 晶體的生長過程 。7、鑄造合金從澆注溫度冷卻到室溫一般要經(jīng)歷 液態(tài)收縮 、 凝固收縮 和 固態(tài)收縮 三個(gè)收縮階段。8、鑄件中的成分偏析按范圍大小可分為 微觀偏析 和 宏觀偏析 兩大類。1液態(tài)金屬本身的流動(dòng)能力主要由液態(tài)金屬的 成分 、 溫度 和 雜質(zhì)含量 等決定。2液態(tài)金屬或合金凝固的驅(qū)動(dòng)力由 過冷度 提供。3晶體的宏觀生長方式取決于固液界面前沿液相中的溫度梯度，當(dāng)溫度梯度為正時(shí)，晶體的宏觀生長

7、方式為 平面長大方式 ，當(dāng)溫度梯度為負(fù)時(shí)，晶體的宏觀生長方式為 樹枝晶長大方式 。5液態(tài)金屬凝固過程中的液體流動(dòng)主要包括 自然對流 和 強(qiáng)迫對流 。 6液態(tài)金屬凝固時(shí)由熱擴(kuò)散引起的過冷稱為 熱過冷 。7鑄件宏觀凝固組織一般包括 表層細(xì)晶粒區(qū) 、 中間柱狀晶區(qū) 和 內(nèi)部等軸晶區(qū) 三個(gè)不同形態(tài)的晶區(qū)。8內(nèi)應(yīng)力按其產(chǎn)生的原因可分為 熱應(yīng)力 、 相變應(yīng)力 和 機(jī)械應(yīng)力 三種。9鑄造金屬或合金從澆鑄溫度冷卻到室溫一般要經(jīng)歷 液態(tài)收縮 、 凝固收縮 和 固態(tài)收縮 三個(gè)收縮階段。10鑄件中的成分偏析按范圍大小可分為 微觀偏析 和 宏觀偏析 二大類。1、什么是縮孔和縮松？請分別簡述這兩種鑄造缺陷產(chǎn)生的條件和基

8、本原因？答：鑄造合金在凝固過程中，由于液態(tài)收縮和凝固收縮的產(chǎn)生，往往在鑄件最后凝固的部位出現(xiàn)孔洞，稱為縮孔；其中尺寸細(xì)小而且分散的孔洞稱為分散性縮孔，簡稱縮松。 縮孔產(chǎn)生的條件是：鑄件由表及里逐層凝固；其產(chǎn)生的基本原因是：合金的液態(tài)收縮和凝固收縮值之和大于固態(tài)收縮值。 縮松產(chǎn)生的條件是：合金的結(jié)晶溫度范圍較寬，傾向于體積凝固。其產(chǎn)生的基本原因是：合金的液態(tài)收縮和凝固收縮值之和大于固態(tài)收縮值。2.簡述提高金屬塑性的主要途徑。答：一、提高材料的成分和組織的均勻性 二、合理選擇變形溫度和變形速度 三、選擇三向受壓較強(qiáng)的變形方式 四、減少變形的不均勻性12、對于低碳鋼薄板，采用鎢極氬弧焊較容易實(shí)現(xiàn)單面

9、焊雙面成形（背面均勻焊透）。采用同樣焊接規(guī)范去焊同樣厚度的不銹鋼板或鋁板會(huì)出現(xiàn)什么后果？為什么？解：采用同樣焊接規(guī)范去焊同樣厚度的不銹鋼板可能會(huì)出現(xiàn)燒穿，這是因?yàn)椴讳P鋼材料的導(dǎo)熱性能比低碳鋼差，電弧熱無法及時(shí)散開的緣故；相反，采用同樣焊接規(guī)范去焊同樣厚度的鋁板可能會(huì)出現(xiàn)焊不透，這是因?yàn)殇X材的導(dǎo)熱能力優(yōu)于低碳鋼的緣故。6、鑄件典型宏觀凝固組織是由哪幾部分構(gòu)成的，它們的形成機(jī)理如何?答：鑄件的宏觀組織通常由激冷晶區(qū)、柱狀晶區(qū)和內(nèi)部等軸晶區(qū)所組成。表面激冷區(qū)的形成：當(dāng)液態(tài)金屬澆入溫度較低的鑄型中時(shí)，型壁附近熔體由于受到強(qiáng)烈的激冷作用，產(chǎn)生很大的過冷度而大量非均質(zhì)生核。這些晶核在過冷熔體中也以枝晶方式

10、生長，由于其結(jié)晶潛熱既可從型壁導(dǎo)出，也可向過冷熔體中散失，從而形成了無方向性的表面細(xì)等軸晶組織。 柱狀晶區(qū)的形成：在結(jié)晶過程中由于模壁溫度的升高，在結(jié)晶前沿形成適當(dāng)?shù)倪^冷度，使表面細(xì)晶粒區(qū)繼續(xù)長大（也可能直接從型壁處長出），又由于固-液界面處單向的散熱條件（垂直于界面方向），處在凝固界面前沿的晶粒在垂直于型壁的單向熱流的作用下，以表面細(xì)等軸晶凝固層某些晶粒為基底，呈枝晶狀單向延伸生長，那些主干取向與熱流方向相平行的枝晶優(yōu)先向內(nèi)伸展并抑制相鄰枝晶的生長，在淘汰取向不利的晶體過程中，發(fā)展成柱狀晶組織。 內(nèi)部等軸晶的形成： 內(nèi)部等軸晶區(qū)的形成是由于熔體內(nèi)部晶核自由生長的結(jié)果。隨著柱狀晶的發(fā)展，熔體溫

11、度降到足夠低，再加之金屬中雜質(zhì)等因素的作用，滿足了形核時(shí)的過冷度要求，于是在整個(gè)液體中開始形核。同時(shí)由于散熱失去了方向性，晶體在各個(gè)方向上的長大速度是相等的，因此長成了等軸晶。6、什么是金屬的超塑性？超塑性變形有什么特征？答：在一些特定條件下，如一定的化學(xué)成分、特定的顯微組織、特定的變形溫度和應(yīng)變速率等，金屬會(huì)表現(xiàn)出異乎尋常的高塑性狀態(tài)，即所謂超常的塑性變形。塑性效應(yīng)表現(xiàn)為以下幾個(gè)特點(diǎn)：大伸長率、無縮頸、低流動(dòng)應(yīng)力、對應(yīng)變速率的敏感性、易成形。5、什么是加工硬化？產(chǎn)生加工硬化的原因是什么？它對金屬的塑性和塑性加工有何影響？ 答：加工硬化：在常溫狀態(tài)下，金屬的流動(dòng)應(yīng)力隨變形程度的增加而上升。為了

12、使變形繼續(xù)下去，就需要增加變形外力或變形功。這種現(xiàn)象稱為加工硬化。加工硬化產(chǎn)生的原因主要是由于塑性變形引起位錯(cuò)密度增大，導(dǎo)致位錯(cuò)之間交互作用增強(qiáng)，大量形成纏結(jié)、不動(dòng)位錯(cuò)等障礙，形成高密度的“位錯(cuò)林”，使其余位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力增大，于是塑性變形抗力提高。1、簡述滑移和孿生兩種塑性變形機(jī)理的主要區(qū)別。 答： 滑移是指晶體在外力的作用下，晶體的一部分沿一定的晶面和晶向相對于另一部分發(fā)生相對移動(dòng)或切變。滑移總是沿著原子密度最大的晶面和晶向發(fā)生。 孿生變形時(shí)，需要達(dá)到一定的臨界切應(yīng)力值方可發(fā)生。在多晶體內(nèi)，孿生變形是極其次要的一種補(bǔ)充變形方式。9 . 對于低碳鋼薄板，采用鎢極氬弧焊較容易實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成形（背

13、面均勻焊透）。采用同樣焊接規(guī)范去焊同樣厚度的不銹鋼板或鋁板會(huì)出現(xiàn)什么后果？為什么？解：采用同樣焊接規(guī)范去焊同樣厚度的不銹鋼板可能會(huì)出現(xiàn)燒穿，這是因?yàn)椴讳P鋼材料的導(dǎo)熱性能比低碳鋼差，電弧熱無法及時(shí)散開的緣故；相反，采用同樣焊接規(guī)范去焊同樣厚度的鋁板可能會(huì)出現(xiàn)焊不透，這是因?yàn)殇X材的導(dǎo)熱能力優(yōu)于低碳鋼的緣故。1.鑄件典型宏觀凝固組織是由哪幾部分構(gòu)成的，它們的形成機(jī)理如何?答：鑄件的宏觀組織通常由激冷晶區(qū)、柱狀晶區(qū)和內(nèi)部等軸晶區(qū)所組成。表面激冷區(qū)的形成：當(dāng)液態(tài)金屬澆入溫度較低的鑄型中時(shí)，型壁附近熔體由于受到強(qiáng)烈的激冷作用，產(chǎn)生很大的過冷度而大量非均質(zhì)生核。這些晶核在過冷熔體中也以枝晶方式生長，由于其結(jié)

14、晶潛熱既可從型壁導(dǎo)出，也可向過冷熔體中散失，從而形成了無方向性的表面細(xì)等軸晶組織。柱狀晶區(qū)的形成：在結(jié)晶過程中由于模壁溫度的升高，在結(jié)晶前沿形成適當(dāng)?shù)倪^冷度，使表面細(xì)晶粒區(qū)繼續(xù)長大（也可能直接從型壁處長出），又由于固-液界面處單向的散熱條件（垂直于界面方向），處在凝固界面前沿的晶粒在垂直于型壁的單向熱流的作用下，以表面細(xì)等軸晶凝固層某些晶粒為基底，呈枝晶狀單向延伸生長，那些主干取向與熱流方向相平行的枝晶優(yōu)先向內(nèi)伸展并抑制相鄰枝晶的生長，在淘汰取向不利的晶體過程中，發(fā)展成柱狀晶組織。內(nèi)部等軸晶的形成：內(nèi)部等軸晶區(qū)的形成是由于熔體內(nèi)部晶核自由生長的結(jié)果。隨著柱狀晶的發(fā)展，熔體溫度降到足夠低，再加之

15、金屬中雜質(zhì)等因素的作用，滿足了形核時(shí)的過冷度要求，于是在整個(gè)液體中開始形核。同時(shí)由于散熱失去了方向性，晶體在各個(gè)方向上的長大速度是相等的，因此長成了等軸晶。5.試分析影響鑄件宏觀凝固組織的因素，列舉獲得細(xì)等軸晶的常用方法。 答：鑄件的三個(gè)晶區(qū)的形成是相互聯(lián)系相互制約的，穩(wěn)定凝固殼層的形成決定著表面細(xì)晶區(qū)向柱狀晶區(qū)的過度，而阻止柱狀晶區(qū)的進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵則是中心等軸晶區(qū)的形成，因此凡能強(qiáng)化熔體獨(dú)立生核，促進(jìn)晶粒游離，以及有助于游離晶的殘存與增殖的各種因素都將抑制柱狀晶區(qū)的形成和發(fā)展，從而擴(kuò)大等軸晶區(qū)的范圍，并細(xì)化等軸晶組織。 細(xì)化等軸晶的常用方法：（1） 合理的澆注工藝：合理降低澆注溫度是減少柱

16、狀晶、獲得及細(xì)化等軸晶的有效措施；通過改變澆注方式強(qiáng)化對流對型壁激冷晶的沖刷作用，能有效地促進(jìn)細(xì)等軸晶的形成；（2）冷卻條件的控制：對薄壁鑄件，可采用高蓄熱、快熱傳導(dǎo)能力的鑄型；對厚壁鑄件，一般采用冷卻能力小的鑄型以確保等軸晶的形成，再輔以其它晶粒細(xì)化措施以得到滿意的效果；（3）孕育處理：影響生核過程和促進(jìn)晶粒游離以細(xì)化晶粒。（4）動(dòng)力學(xué)細(xì)化：鑄型振動(dòng);超聲波振動(dòng);液相攪拌;流變鑄造，導(dǎo)致枝晶的破碎或與鑄型分離，在液相中形成大量結(jié)晶核心，達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。7.試述焊接熔池中金屬凝固的特點(diǎn)。答：熔焊時(shí)，在高溫?zé)嵩吹淖饔孟?，母材發(fā)生局部熔化，并與熔化了的焊接材料相互混合形成熔池，同時(shí)進(jìn)行短暫而復(fù)

17、雜的冶金反應(yīng)。當(dāng)熱源離開后，熔池金屬便開始了凝固。因此，焊接熔池具有以下一些特殊性。（1）熔池金屬的體積小，冷卻速度快。在一般電弧焊條件下，熔池的體積最大也只有30cm3 ，冷卻速度通常可達(dá)4100/s，。（2）熔池金屬中不同區(qū)域溫差很大、中心部位過熱溫度最高。熔池金屬中溫度不均勻，且過熱度較大，尤其是中心部位過熱溫度最高，非自發(fā)形核的原始質(zhì)點(diǎn)數(shù)將大為減少。（3）動(dòng)態(tài)凝固過程。一般熔焊時(shí)，熔池是以一定的速度隨熱源而移動(dòng)。（4）液態(tài)金屬對流激烈。熔池中存在許多復(fù)雜的作用力，使熔池金屬產(chǎn)生強(qiáng)烈的攪拌和對流，在熔池上部其方向一般趨于從熔池頭部向尾部流動(dòng)，而在熔池底部的流動(dòng)方向與之正好相反，這一點(diǎn)有利

18、于熔池金屬的混和與純凈。2.偏析是如何形成的？影響偏析的因素有哪些？生產(chǎn)中如何防止偏析的形成？答：偏析主要是由于合金在凝固過程中擴(kuò)散不充分、溶質(zhì)再分配而引起的。影響偏析的因素有：1）合金液、固相線間隔；2）偏析元素的擴(kuò)散能力；3）冷卻條件。針對不同種類的偏析可采取不同的防止方法，具體有：（1）生產(chǎn)中可通過擴(kuò)散退火或均勻化退火來消除晶內(nèi)偏析，即將合金加熱到低于固相線100200的溫度，進(jìn)行長時(shí)間保溫，使偏析元素進(jìn)行充分?jǐn)U散，以達(dá)到均勻化；（2）預(yù)防和消除晶界偏析的方法與晶內(nèi)偏析所采用的措施相同，即細(xì)化晶粒、均勻化退火。但對于氧化物和硫化物引起的晶界偏析，即使均勻化退火也無法消除，必須從減少合金中

19、氧和硫的含量入手。（3）向合金中添加細(xì)化晶粒的元素，減少合金的含氣量，有助于減少或防止逆偏析的形成。（4）降低鑄錠的冷卻速度，枝晶粗大，液體沿枝晶間的流動(dòng)阻力減小，促進(jìn)富集液的流動(dòng)，均會(huì)增加形成V形和逆V形偏析的傾向。（5）減少溶質(zhì)的含量，采取孕育措施細(xì)化晶粒，加強(qiáng)固-液界面前的對流和攪拌，均有利于防止或減少帶狀偏析的形成。（6）防止或減輕重力偏析的方法有以下幾種：1）加快鑄件的冷卻速度，縮短合金處于液相的時(shí)間，使初生相來不及上浮或下沉；2）加入能阻礙初晶沉浮的合金元素。例如，在Cu-Pb合金中加少量Ni，能使Cu固溶體枝晶首先在液體中形成枝晶骨架，從而阻止Pb下沉。再如向Pb-17Sn合金中

20、加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的Cu，首先形成Cu-Pb骨架，也可以減輕或消除重力偏析；3）澆注前對液態(tài)合金充分?jǐn)嚢?，并盡量降低合金的澆注溫度和澆注速度。15、分析氫在形成冷裂紋中的作用，簡述氫致裂紋的特征和機(jī)理。答：（1）氫的作用焊縫凝固時(shí)，高溫下溶入液態(tài)金屬中的氫將來不及析出，呈過飽和態(tài)殘留在接頭中。由于氫原子的體積小，因此可以在接頭中自由擴(kuò)散，稱之為接頭中的擴(kuò)散氫。擴(kuò)散氫易于在焊接熱影響區(qū)、焊趾、焊根等部位偏聚，使金屬脆化。尤其是當(dāng)這些部位存在顯微裂紋時(shí)，擴(kuò)散氫易向裂紋尖端的三向拉伸應(yīng)力區(qū)擴(kuò)散、聚集，當(dāng)接頭中的擴(kuò)散氫達(dá)到氫的臨界含量時(shí)，將導(dǎo)致冷裂紋的出現(xiàn)。（2）氫致裂紋的形成機(jī)理及特征v形成機(jī)理：接頭中的擴(kuò)散氫不僅使金屬脆化，當(dāng)金屬內(nèi)部存在顯微裂紋等缺陷時(shí)，在應(yīng)力的作用下，裂